弹塑性范围内的过盈联接压装分析

由博

摘要：为了验证有限元法在弹塑性范围内对过盈联接进行应力分析所得结果比理论计算结果更准确，本文分别利用有限元法和理论算法对不同过盈量的过盈联接进行应力分析，其中理论算法经过推导可用于两种不同材料的过盈联接。通过比较二者的计算结果可以发现有限元法得到结果更符合实际情况。

Abstract： Certification of finite element method for the elasto-plastic stress analysis of press-fit connections gives more complete and accurate results than the analytical method. In this research， stress analyses of press-fit connections for different interference values were implemented by analytical method and finite element method. The analytical method was extended to valid for two different materials. It can be found that the finite element results were consistent with practical situation by comparing finite element results with analytical results.

关键词： 理论算法;过盈联接;有限元法

Key words： analytical method;press-fit assembly;finite element method

中圖分类号：[O242.21]                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）18-0089-03

0  引言

由于对性能要求的不断提高，机械零件的几何公差的选取向着逐渐减小的方向发展。为了避免过盈联接组件内部的过度挤压或配合零件间的自由移动，希望在零件之间有一个小且非零的过盈量。常温压装通常是这种过盈联接的更简单快速的组装方式。压装组件的接触表面承受接触压力和摩擦力，这是所有接触问题的共同特征。由于非线性条件的存在，即便是最简单形状的压装组件，解析解与实际情况之间也存在较大的偏差。随着高性能计算机和有限元等高效计算技术的出现，复杂几何形状的压装组件也可以得到精度适当的分析。

基于厚壁圆筒理论的压装分析通常是指具有相同轴对称形状的轴孔过盈联接。通常这种分析都是基于拉Lame方程[1，2]，对于假定的轴和孔都处于平面应力状态的厚壁圆筒。在轴与孔轴向长度相同的条件下，可以计算出整个接触面的理论接触应力;反之，如果轴的长度超过孔的，则在孔的边界区域存在应力集中，这种情况可通过仿真分析来评估。……